JP2001257423A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2001257423A
JP2001257423A JP2000066800A JP2000066800A JP2001257423A JP 2001257423 A JP2001257423 A JP 2001257423A JP 2000066800 A JP2000066800 A JP 2000066800A JP 2000066800 A JP2000066800 A JP 2000066800A JP 2001257423 A JP2001257423 A JP 2001257423A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
contact
semiconductor laser
ohmic electrode
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Application number
JP2000066800A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyoshi Horie
秀善 堀江
Hirotaka Oota
弘貴 太田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser which suppresses deterioration nearby its end surface by an easy method and then has high reliability even in high-output operation. SOLUTION: This semiconductor laser has a 1st conductivity semiconductor substrate, an ohmic electrode for the 1st conduction which is formed in contact with one surface of the substrate, at least a 1st conductivity clad layer which is formed on the reverse surface of the substrate, an active layer, an epitaxial layer which includes a 2nd conductivity clad layer and a 2nd conductivity contact layer, and an ohmic electrode for the 2nd conductivity which is formed on the contact layer for the 2nd conductivity in contact. The ohmic electrode for the 1st conductivity is not in contact with the 1st conductivity substrate on at least one laser end surface, and the ohmic electrode for the 2nd conductivity is not in contact with the 2nd type contact layer on at least one layer and surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関す
るものである。本発明の半導体レーザは、特に光ファイ
バー増幅器用の励起光源等のように高出力かつ長寿命で
あることが要求される用途に好適に用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser. The semiconductor laser of the present invention is suitably used particularly for applications requiring high output and long life, such as an excitation light source for an optical fiber amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における光情報処理技術、光通信技
術の進展は目覚ましい。例えば、光磁気ディスクによる
高密度記録、光ファイバーネットワークによる双方向通
信と枚挙に暇がない。特に通信分野においては、今後の
マルチメディア時代に本格的に対応する大容量の光ファ
イバー伝送路とともに、その伝送方式に対する柔軟性を
持つ信号増幅用のアンプとして、Er3+等の希土類をド
ープした光ファイバー増幅器(EDFA)の研究が各方
面で盛んに行われている。そして、EDFAのコンポー
ネントとして不可欠な要素である高出力で長寿命の半導
体レーザの開発が待たれている。
2. Description of the Related Art The progress of optical information processing technology and optical communication technology in recent years has been remarkable. For example, there is no shortage of high-density recording using a magneto-optical disk and two-way communication using an optical fiber network. In the telecommunications field in particular, along with a large-capacity optical fiber transmission line that is fully compatible with the future of the multimedia era, an optical fiber doped with a rare earth element such as Er 3+ is used as an amplifier for signal amplification with flexibility for the transmission system. Research on amplifiers (EDFA) has been actively conducted in various fields. The development of a high-power, long-life semiconductor laser, which is an indispensable component of an EDFA, has been awaited.

【0003】EDFA応用に供することのできる半導体
レーザの発振波長は原理的に3種類存在し、800n
m、980nm、1480nmである。このうち増幅器
そのものの側から見れば980nmでの励起が、利得、
ノイズ等を考慮すると最も望ましいことが知られてい
る。この980nmの発振波長を有するレーザは光ファ
イバーと結合させ利用するため、出射されるレーザ光
は、その横モードが注入電流、温度、ファイバー端面か
らの戻り光等によらずに安定していることが望まれる。
さらに、励起光源であることから、高出力、長寿命であ
ることが併せて期待されている。さらこの近傍の波長で
はSHG光源としての要求もあり、その他種々の応用面
においても高性能のレーザの開発が待たれている。
[0003] In principle, there are three types of oscillation wavelengths of semiconductor lasers that can be used for EDFA applications.
m, 980 nm and 1480 nm. From the viewpoint of the amplifier itself, the excitation at 980 nm is the gain,
It is known that noise and the like are most desirable. Since this laser having an oscillation wavelength of 980 nm is used by being coupled to an optical fiber, the emitted laser light must have a stable transverse mode regardless of injection current, temperature, return light from the fiber end face, and the like. desired.
Furthermore, since it is an excitation light source, high output and long life are also expected. Further, there is a demand for an SHG light source at a wavelength in the vicinity of this, and the development of a high-performance laser in various other application fields is awaited.

【0004】しかしながら、従来報告されている980
nm近傍の波長を有する高出力半導体レーザ、とくに、
前記の様なEDFAの励起光源であって単一横モードで
の動作を前提とするレーザにおいては、その端面近傍の
劣化が、大きな問題となっている。これは非常に高い光
密度にレーザ光の出射端面がさらされることが原因の一
つである。GaAs/AlGaAs系半導体レーザでも
よく知られているように、端面近傍には多数の表面準位
が存在するが、これらの準位は非発光再結合中心として
作用する。このため、端面付近で吸収された光はその近
傍の発熱をもたらすこととなる。このため、一般的に端
面近傍の温度はレーザ内部の温度よりも高くなる。さら
に、この温度上昇が端面近傍のバンドギャップを狭く
し、よりレーザ光を吸収しやすくするといった正帰還が
おきると説明されている。この現象は瞬時に大電流を流
した際に観測される端面破壊いわゆるCOD(Catastro
phicOptical Damage)として知られ、また長期に通電試
験した際のCODレベルの低下に伴う素子の突然劣化、
あるいは突然死としても観測される。
[0004] However, the previously reported 980
High-power semiconductor lasers with wavelengths around nm, especially
In a laser which is an excitation light source of the EDFA as described above and operates on a single transverse mode, deterioration near an end face thereof is a serious problem. This is one of the reasons that the emission end face of the laser light is exposed to a very high light density. As is well known in GaAs / AlGaAs-based semiconductor lasers, there are many surface levels near the end face, and these levels act as non-radiative recombination centers. For this reason, light absorbed near the end surface causes heat generation in the vicinity. Therefore, generally, the temperature near the end face is higher than the temperature inside the laser. Further, it is described that this temperature rise causes positive feedback such that the band gap near the end face is narrowed and laser light is more easily absorbed. This phenomenon is the so-called COD (Catastro
phicOptical Damage), and sudden deterioration of the device due to a decrease in COD level during a long-term current test,
Or it is observed as sudden death.

【0005】これらの問題を解消するために、これまで
にも種々の提案がなされている。例えばレーザ端面上に
発振波長に対して透明な半導体材料をエピタキシャル成
長させ、端面近傍での光吸収を低減する方法がある。し
かしこの手法では、レーザをいわゆるバーの状態にして
端面へエピタキシャル成長を行うために、この後に行う
電極工程が非常に煩雑なものとなってしまう。
[0005] In order to solve these problems, various proposals have been made so far. For example, there is a method of epitaxially growing a semiconductor material transparent to an oscillation wavelength on a laser end face to reduce light absorption near the end face. However, in this method, since the laser is grown in a so-called bar state and epitaxial growth is performed on the end face, the subsequent electrode process becomes very complicated.

【0006】また、ZnあるいはSi等をレーザの端面
近傍の活性層に不純物として意図的に熱拡散またはイオ
ン打ち込みさせることによって活性層を無秩序化させる
方法も種々提案されている(特開平2−45992号公
報、特開平3−31083号公報、特開平6−3029
06号公報)。しかし、一般にLD製造工程で行われる
不純物拡散はレーザ素子のエピタキシャル方向から第1
導電型基板方向に向かって行われるため、拡散深さの制
御や、共振器方向などの様な意図しない方向への拡散の
制御に問題があり、安定した作製は難しい。また、イオ
ン打ち込みの場合には高エネルギーのイオンが端面から
導入されるため、たとえアニール処理を施したとしても
LD端面にダメージが残存しがちである。また不純物導
入を行った領域での抵抗の低下に伴う無効電流の増加は
レーザのしきい値電流や駆動電流を増加させる等の問題
がある。このように、これまでに提案された半導体発光
素子およびその製造方法はいずれも技術的に満足しうる
ものではなかった。
Various methods have also been proposed for disordering the active layer by intentionally diffusing Zn or Si or the like as impurities into the active layer in the vicinity of the end face of the laser as heat diffusion or ion implantation (Japanese Patent Laid-Open No. 2-59992). JP, JP-A-3-31083, JP-A-6-3029
06 publication). However, the impurity diffusion generally performed in the LD manufacturing process is the first in the epitaxial direction of the laser device.
Since it is performed in the direction of the conductive type substrate, there is a problem in controlling the diffusion depth and in controlling the diffusion in an unintended direction such as the direction of the resonator, so that stable fabrication is difficult. Also, in the case of ion implantation, high-energy ions are introduced from the end face, so that even if an annealing process is performed, damage tends to remain on the LD end face. In addition, an increase in reactive current due to a decrease in resistance in a region into which impurities are introduced has a problem that a threshold current and a drive current of a laser increase. As described above, none of the semiconductor light emitting devices proposed so far and the manufacturing method thereof have been technically satisfactory.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの従来
技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち本
発明は、簡便な方法で半導体レーザの端面近傍の劣化を
抑制し、結果として高出力動作時においても高い信頼性
が確保されている半導体レーザを提供することを解決す
べき課題とした。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser in which deterioration near the end face of a semiconductor laser is suppressed by a simple method and, as a result, high reliability is ensured even during high-power operation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者はこれらの課題
を解決すべく鋭意検討を進めた結果、第1導電型半導体
基板、該基板の一方の面上に接するように形成された第
1導電型用オーム性電極、該基板の反対の面上に形成さ
れた少なくとも第1導電型クラッド層、活性層、第2導
電型クラッド層および第2導電型コンタクト層を含むエ
ピタキシャル層、および該第2導電型コンタクト層の上
に接するように形成された第2導電型用オーム性電極を
有する半導体レーザであって、少なくとも一方のレーザ
端面において前記第1導電型用オーム性電極は前記第1
導電型基板に接していないこと、および、少なくとも一
方のレーザ端面において前記第2導電型オーム性電極は
前記第2導電型コンタクト層に接していないことを特徴
とする本発明の半導体レーザによって課題を解決しうる
ことを見出した。
The inventor of the present invention has made intensive studies to solve these problems, and as a result, a first conductive type semiconductor substrate and a first conductive type semiconductor substrate formed on one surface of the substrate. An ohmic electrode for conductivity type, an epitaxial layer including at least a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer and a second conductivity type contact layer formed on the opposite surface of the substrate; A semiconductor laser having an ohmic electrode for a second conductivity type formed so as to be in contact with a contact layer for a second conductivity type, wherein the ohmic electrode for the first conductivity type is provided on at least one laser end face.
The problem is solved by the semiconductor laser of the present invention, wherein the semiconductor laser is not in contact with the conductive type substrate, and the second conductive type ohmic electrode is not in contact with the second conductive type contact layer on at least one laser end face. We found that it could be solved.

【0009】本発明の半導体レーザにおいて、第1導電
型用オーム性電極が第1導電型基板に接している領域と
レーザ端面との距離をRn(μm)とし、第2導電型用
オーム性電極が第2導電型コンタクト層に接している領
域とレーザ端面との距離をRp(μm)とし、半導体レ
ーザの共振器長をLc(μm)とし、第1導電型クラッ
ド層の厚みをTclad1(μm)とし、第2導電型クラッ
ド層の厚みをTclad2(μm)とし、第2導電型コンタ
クト層の厚みをTcont2(μm)としたとき、以下の
(式1)〜(式4)の条件を満足することが好ましい。
In the semiconductor laser of the present invention, the distance between the region where the ohmic electrode for the first conductivity type is in contact with the substrate of the first conductivity type and the laser end face is Rn (μm), and the ohmic electrode for the second conductivity type is Rn (μm). Is Rp (μm), the cavity length of the semiconductor laser is Lc (μm), and the thickness of the first conductivity type cladding layer is T clad1 ( μm), the thickness of the second conductivity type cladding layer is T clad2 (μm), and the thickness of the second conductivity type contact layer is T cont2 (μm). It is preferable to satisfy the conditions.

【数5】 Rp ≦ Rn (式1) 0.02 x Lc ≦ Rp (式2) 5 x (Tclad2 +Tcont2 ) ≦ Rp (式3) 20 x Tclad1 ≦ Rn (式4)Rp ≦ Rn (Formula 1) 0.02 × Lc ≦ Rp (Formula 2) 5 × (T clad2 + T cont2 ) ≦ Rp (Formula 3) 20 × T clad1 ≦ Rn (Formula 4)

【0010】本発明の半導体レーザの好ましい態様とし
て、第1導電型半導体基板上であって第1導電型用オー
ム性電極が形成されていない部分の好ましくは全面に、
第1ショットキー性電極が接するように形成されている
態様;第2導電型コンタクト層と第2導電型用オーム性
電極の間に開口部を有する電流狭窄層(好ましくはSi
Nx、SiOxまたはAlOxを含む誘電体膜)が形成
されており、該開口部において第2導電型コンタクト層
と第2導電型用オーム性電極が接する態様;第1導電型
がn型であり、第2導電型がp型である態様;活性層が
量子井戸構造を含む態様;半導体レーザの発振波長が9
00〜1200nmである態様;基板がGaAs第1導
電型基板であって、活性層がアンドープInxGa1x
As(0<x<1)歪量子井戸を含み、光ガイド層を有
する態様;光ガイド層にn型の不純物、好ましくはSi
が含まれている態様;光ガイド層がGaAsである態様
を挙げることができる。
As a preferred embodiment of the semiconductor laser of the present invention, preferably, the entire surface of the first conductivity type semiconductor substrate on which the first conductivity type ohmic electrode is not formed is formed.
An embodiment in which the first Schottky electrode is formed so as to be in contact therewith; a current confinement layer (preferably Si) having an opening between the second conductivity type contact layer and the second conductivity type ohmic electrode.
Nx, SiOx or AlOx dielectric film) is formed, and the second conductivity type contact layer and the second conductivity type ohmic electrode are in contact at the opening; the first conductivity type is n-type; An embodiment in which the second conductivity type is p-type; an embodiment in which the active layer includes a quantum well structure;
Embodiment in which the thickness is 100 to 1200 nm; the substrate is a GaAs first conductivity type substrate, and the active layer is undoped In x Ga 1 -x.
An embodiment including an As (0 <x <1) strained quantum well and having an optical guide layer; an n-type impurity, preferably Si, in the optical guide layer
And an embodiment in which the light guide layer is GaAs.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の半導体レ
ーザの好ましい構成例およびその製造法について具体的
に説明する。本発明の半導体レーザは、第1導電型半導
体基板、該基板の一方の面上に接するように形成された
第1導電型用オーム性電極、該基板の反対の面上に形成
された少なくとも第1導電型クラッド層、活性層、第2
導電型クラッド層および第2導電型コンタクト層を含む
エピタキシャル層、および該第2導電型コンタクト層の
上に接するように形成された第2導電型用オーム性電極
を少なくとも有する。本発明の半導体レーザの特徴は、
少なくとも一方の端面において、上記RnとRpがいず
れも0ではない点にある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a preferred configuration example of a semiconductor laser of the present invention and a method of manufacturing the same will be specifically described. A semiconductor laser of the present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate, a first conductivity type ohmic electrode formed so as to be in contact with one surface of the substrate, and at least a first conductivity type ohmic electrode formed on an opposite surface of the substrate. 1 conductivity type cladding layer, active layer, 2nd
At least an epitaxial layer including a conductive type cladding layer and a second conductive type contact layer, and a second conductive type ohmic electrode formed so as to be in contact with the second conductive type contact layer. The features of the semiconductor laser of the present invention are:
The point lies in that both of the above Rn and Rp are not 0 on at least one end face.

【0012】このような本発明の半導体レーザの構造的
特徴を、図1および図2に示す本発明の具体的態様を参
照しながら説明する。この半導体レーザの態様では、図
2の断面図に示すように半導体ウエハーが屈折率導波構
造を有し、第2導電型クラッド層が二層に分かれ、第2
導電型第2クラッド層と電流ブロック層とで横方向の光
閉じ込め構造を形成している。具体的には、第1導電型
半導体基板(1)の上に、バッファ層(2)、第1導電
型クラッド層(3)、活性層(4)、第2導電型第1ク
ラッド層(5)、第2エッチング阻止層(6)、第1エ
ッチング阻止層(7)、電流ブロック層(9)、キャッ
プ層(10)が順に形成されており、第1エッチング阻
止層(7)、電流ブロック層(9)、キャップ層(1
0)にはエッチングにより電流注入領域(13)となる
開口部が形成されている。該開口部とキャップ層(1
0)の上には第2導電型第2クラッド層(8)、第2導
電型コンタクト層(11)が形成されている。第2導電
型コンタクト層(11)の上には、図1に示すように端
面からRpだけ内側まで開口している開口部(14)を
有する電流狭窄層(21)が形成されており、さらに該
開口部(14)内部と電流狭窄層(21)の上に第2導
電型用オーム性電極(22)が形成されている。また、
基板(1)の反対側には、図1に示すように端面からR
nだけ内側まで形成された第1導電型オーム性電極(3
1)と、該電極の全面を覆うように形成された第1ショ
ットキー電極(32)が設けられている。
The structural features of the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to specific embodiments of the present invention shown in FIGS. In this embodiment of the semiconductor laser, as shown in the sectional view of FIG. 2, the semiconductor wafer has a refractive index waveguide structure, the second conductivity type clad layer is divided into two layers,
A lateral light confinement structure is formed by the conductive type second cladding layer and the current blocking layer. Specifically, a buffer layer (2), a first conductive type clad layer (3), an active layer (4), and a second conductive type first clad layer (5) are formed on a first conductive type semiconductor substrate (1). ), A second etching stopper layer (6), a first etching stopper layer (7), a current blocking layer (9), and a cap layer (10) are formed in this order. Layer (9), cap layer (1
In (0), an opening to be a current injection region (13) is formed by etching. The opening and the cap layer (1
A second conductive type second cladding layer (8) and a second conductive type contact layer (11) are formed on 0). On the second conductivity type contact layer (11), a current confinement layer (21) having an opening (14) opening from the end face to the inside by Rp is formed as shown in FIG. An ohmic electrode (22) for the second conductivity type is formed inside the opening (14) and on the current confinement layer (21). Also,
On the opposite side of the substrate (1), as shown in FIG.
The first conductivity type ohmic electrode (3
1) and a first Schottky electrode (32) formed so as to cover the entire surface of the electrode.

【0013】本発明の半導体レーザにおいて、第1導電
型半導体基板(1)としては、GaAsまたはInP等
の単結晶基板が多く使用される。またもっとも多くはG
aAs第1導電型基板が使用される。これらの単結晶か
らなる第1導電型半導体基板(1)は、通常、バルク結
晶から切り出して得られる。
In the semiconductor laser of the present invention, a single-crystal substrate such as GaAs or InP is often used as the first conductivity type semiconductor substrate (1). Most often G
An aAs first conductivity type substrate is used. The first conductivity type semiconductor substrate (1) made of these single crystals is usually obtained by cutting out from a bulk crystal.

【0014】バッファ層(2)は、第1導電型基板のバ
ルク結晶の不完全性を緩和し、結晶軸を同一にしたエピ
タキシャル薄膜の形成を容易にするために設けることが
好ましい。バッファ層(2)は、第1導電型半導体基板
(1)と同一の化合物で構成するのが好ましく、通常、
GaAsが使用される。バッファ層は必ずしも形成しな
くてもよい。
The buffer layer (2) is preferably provided to alleviate the incompleteness of the bulk crystal of the first conductivity type substrate and facilitate the formation of an epitaxial thin film having the same crystal axis. The buffer layer (2) is preferably composed of the same compound as the first conductivity type semiconductor substrate (1).
GaAs is used. The buffer layer need not necessarily be formed.

【0015】第1導電型クラッド層(3)は、通常、活
性層(4)の屈折率より小さな屈折率を有する材料で構
成され、バッファ層(2)としてGaAsを使用した場
合は、通常、AlGaAs系材料(AlVGa1-VAs)
が使用され、その混晶比は、屈折率が上記の条件を満足
する様に適宜選択される。
The first conductivity type cladding layer (3) is usually made of a material having a refractive index smaller than that of the active layer (4), and when GaAs is used as the buffer layer (2), AlGaAs-based material (Al V Ga 1-V As)
Is used, and the mixed crystal ratio is appropriately selected so that the refractive index satisfies the above condition.

【0016】活性層(4)の材料および構造は、目的と
する発振波長や出力などによって適宜選択され、あらゆ
る材料系、また構造を用いることができる。しかしなが
ら、本発明に用いられる活性層は量子井戸構造を含むこ
とが好ましい。バンドギャップの縮小効果(S.Tarucha
et al., Jpn. J. Appl. Phys. vol 23, pp. 874-878,19
84)によって、一般に半導体レーザの発振は活性層の自
然放出光よりも長波長側で起きることが広く知られてい
る。量子井戸を含む活性層では階段状の状態密度を反映
して、この発振する長波長側での吸収がバルク活性層に
比較して格段に小さいという特徴を有している。このた
め、後述するように、第1導電型用、第2導電型用オー
ム性電極を端面から適切な距離だけ離し、端面近傍への
電流の注入を抑制する際に、量子井戸を含む活性層では
バルク活性層と比較して、電流注入が抑制されている部
分の導波路としての吸収を小さくできる優位性がある。
The material and structure of the active layer (4) are appropriately selected according to the desired oscillation wavelength and output, and any material or structure can be used. However, the active layer used in the present invention preferably includes a quantum well structure. Band gap reduction effect (S.Tarucha
et al., Jpn. J. Appl. Phys. vol 23, pp. 874-878,19
84), it is widely known that generally the oscillation of a semiconductor laser occurs on the longer wavelength side than the spontaneous emission light of the active layer. The active layer including the quantum well has a feature that the absorption on the long-wavelength side where oscillation oscillates is much smaller than that of the bulk active layer, reflecting the stepwise state density. For this reason, as described later, when the ohmic electrodes for the first conductivity type and the second conductivity type are separated from the end face by an appropriate distance to suppress current injection near the end face, the active layer including the quantum well is used. In comparison with the bulk active layer, there is an advantage that the absorption of the portion where the current injection is suppressed as a waveguide can be reduced.

【0017】さらに活性層はGaAs第1導電型基板の
上に形成されたアンドープInxGa1-xAs(0<x<
1)歪量子井戸を含むことが望ましい。この系では圧縮
性の応力が活性層に加わっており、臨界膜厚を超えない
範囲であれば、電流注入が抑制されている部分の導波路
としての吸収をさらに小さくできる可能性がある。特に
発振波長900〜1200nm程度の範囲のレーザでは
これが効果的である。
Further, the active layer is an undoped In x Ga 1 -x As (0 <x <) formed on a GaAs first conductivity type substrate.
1) It is desirable to include a strained quantum well. In this system, a compressive stress is applied to the active layer, and if it does not exceed the critical film thickness, there is a possibility that the absorption of the portion where the current injection is suppressed as the waveguide can be further reduced. This is particularly effective for a laser having an oscillation wavelength of about 900 to 1200 nm.

【0018】活性層の構造としては各種構造(SQW-sing
le quantum well、MQW-multi quantum well)等を採用す
ることができる。そして、量子井戸を含む場合には、通
常、光ガイド層が併用される。光ガイド層の構造として
は、活性層の両側に光ガイド層を設けた構造(SCH構
造)、光ガイド層の組成を徐々に変化させることにより
屈折率を連続的に変化させた構造(GRIN−SCH構
造)等を採用することができる。光ガイド層の組成とし
ては、AlxGa1-xAs(0≦x≦1)が好ましく、特
にGaAsであることがさらに望ましい。
As the structure of the active layer, various structures (SQW-sing
le quantum well, MQW-multi quantum well) and the like. When a quantum well is included, an optical guide layer is usually used together. As a structure of the light guide layer, a structure in which light guide layers are provided on both sides of the active layer (SCH structure), and a structure in which the refractive index is continuously changed by gradually changing the composition of the light guide layer (GRIN- (SCH structure) or the like. The composition of the light guide layer is preferably Al x Ga 1 -x As (0 ≦ x ≦ 1), and more preferably GaAs.

【0019】また光ガイド層にはn型の不純物が含まれ
ていることが望ましい。これは活性層全体の電気抵抗を
低減させ、活性層へのキャリアの注入に際して、各オー
ム性電極の電流注入端からレーザ端面への極端なキャリ
アの拡散が助長されたり、端面近傍への電流注入抑制効
果が損なわれたりしない様にするのに効果がある。
It is preferable that the light guide layer contains an n-type impurity. This reduces the electrical resistance of the active layer as a whole, and when carriers are injected into the active layer, extreme diffusion of carriers from the current injection end of each ohmic electrode to the laser end face is promoted, or current injection near the end face is performed. This is effective in preventing the suppression effect from being impaired.

【0020】第2導電型第1クラッド層(5)は、活性
層(4)より小さな屈折率を有する材料で構成される。
そして、第2導電型第1クラッド層(5)の屈折率と、
第1導電型クラッド層(3)の屈折率は通常同一にす
る。従って、第2導電型第1クラッド層(5)の材料と
しては、第1導電型クラッド層(3)と同様に、通常、
AlGaAs系材料が使用され、その混晶比は、第1導
電型クラッド層(3)と通常同一とする。この構造で
は、第2導電型第1クラッド層(5)が、AlWGa1-W
Asからなる層に相当する。
The second conductive type first cladding layer (5) is made of a material having a smaller refractive index than the active layer (4).
And the refractive index of the second conductivity type first cladding layer (5);
The refractive index of the first conductivity type cladding layer (3) is usually the same. Accordingly, the material of the second conductivity type first cladding layer (5) is usually the same as that of the first conductivity type cladding layer (3).
An AlGaAs-based material is used, and its mixed crystal ratio is usually the same as that of the first conductivity type cladding layer (3). In this structure, the second conductive type first cladding layer (5) is, Al W Ga 1-W
This corresponds to a layer made of As.

【0021】図1には、二種類のエッチング阻止層およ
びキャップ層が記載されているが、これらの層は、本発
明の好ましい態様において採用され、電流注入領域の作
り込みを精密かつ容易に行うのに有効である。第2エッ
チング阻止層(6)は、Al aGa1-aAs(0≦a≦
1)材料にて構成されるが通常はGaAsが好適に使用
される。これはMOCVD法等で第2導電型第2クラッ
ド層等を、特に、AlGaAs系で再成長させる際に結
晶性よく積層することができるためである。第2エッチ
ング阻止層(6)の厚みは通常2nm以上が好ましい。
FIG. 1 shows two types of etching stopper layers and
And cap layers are described, but these layers
In a preferred embodiment, the current injection region
This is effective for performing the insertion precisely and easily. Second edge
The tinning prevention layer (6) is made of Al aGa1-aAs (0 ≦ a ≦
1) Made of material, but GaAs is usually preferred
Is done. This is the second conductivity type second crack by MOCVD or the like.
Layer, etc., especially when regrown with an AlGaAs system.
This is because the layers can be stacked with good crystallinity. 2nd etch
The thickness of the blocking layer (6) is usually preferably 2 nm or more.

【0022】第1エッチング阻止層(7)は、Inb
1-bP(0≦b≦1)で表される層が好適であり、本
発明のようにGaAsを第1導電型半導体基板として使
用した際は、通常歪みのない系でb=0.5が用いられ
る。第1エッチング阻止層の厚みは通常5nm以上であ
り、好ましくは10nm以上である。また、In0.5
0.5PはAlGaAsと比べて放熱性に劣るので、1
00nm以下が好ましい。5nm未満であると、膜厚の
乱れ等により、エッチングを阻止することができなくな
ってしまう可能性がある。一方膜厚によっては歪み系を
用いることもでき、b=0、b=1等を用いることも可
能である。歪み系を用いる場合、膜厚は1分子層から1
5nm、好ましくは10nm以下である。その様に膜厚
が薄ければ、格子整合がとれなくても、内在する歪みが
緩和されるので問題ない。
The first etching stop layer (7) is made of In b G
A layer represented by a 1-b P (0 ≦ b ≦ 1) is preferable. When GaAs is used as the first conductivity type semiconductor substrate as in the present invention, b = 0 in a system having no distortion. .5 are used. The thickness of the first etching stop layer is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more. In addition, In 0.5 G
a 0.5 P is inferior in heat dissipation to AlGaAs,
00 nm or less is preferable. If the thickness is less than 5 nm, etching may not be able to be stopped due to a disorder of the film thickness or the like. On the other hand, depending on the film thickness, a strain system can be used, and b = 0, b = 1, and the like can be used. When a strain system is used, the film thickness is from one molecular layer to one.
It is 5 nm, preferably 10 nm or less. If the film thickness is thin in such a manner, there is no problem even if lattice matching cannot be attained because the intrinsic strain is alleviated.

【0023】電流ブロック層(9)は、文字通り電流を
ブロックして実質的に流さない機能を有する層である。
このため、電流ブロック層の導電型は第1導電型クラッ
ド層と同一かあるいはアンドープとすることが好まし
く、また、通常AlyGa1-yAs(0<y≦1)からな
る第2導電型第2クラッド層(8)より屈折率が小さい
ことが好ましい。通常、電流ブロック層もAlzGa1-z
As(0≦z≦1)からなることが好ましく、したがっ
て混晶比としてはz≧yになることが好ましい。また、
上述の光ガイド層との関係では、x<y≦zとすること
が好ましい。
The current blocking layer (9) is a layer having a function of literally blocking a current and substantially not flowing the current.
For this reason, the conductivity type of the current blocking layer is preferably the same as or undoped from the first conductivity type cladding layer, and the second conductivity type is usually made of Al y Ga 1-y As (0 <y ≦ 1). It is preferable that the refractive index is smaller than that of the second cladding layer (8). Normally, the current blocking layer is also made of Al z Ga 1-z
As (0 ≦ z ≦ 1) is preferable, and therefore it is preferable that the mixed crystal ratio satisfies z ≧ y. Also,
In relation to the above-described light guide layer, it is preferable that x <y ≦ z.

【0024】また、電流ブロック層はIn0.5Ga0.5
で構成することもできる。その場合、AlaGa1-aAs
(0≦a≦1)第2エッチング阻止層(6)のみでIn
0.5Ga0.5P電流ブロック層のエッチングを停止させる
ことができ、かつその後のAlyGa1-yAs(0<y≦
1)第2導電型第2クラッド層(8)の再成長も容易に
行うことができるので、上記のInbGa1-bP(0≦b
≦1)からなる第1エッチング阻止層(7)は不要であ
る。
The current blocking layer is made of In 0.5 Ga 0.5 P
Can also be configured. In that case, Al a Ga 1-a As
(0 ≦ a ≦ 1) In only the second etching stopper layer (6)
The etching of the 0.5 Ga 0.5 P current blocking layer can be stopped, and the subsequent Al y Ga 1-y As (0 <y ≦
1) can be performed easily even regrowth of the second conductivity type second cladding layer (8), above In b Ga 1-b P ( 0 ≦ b
The first etching stop layer (7) of ≦ 1) is unnecessary.

【0025】電流ブロック層により形成される電流注入
領域(13)は、第1導電型用オーム性電極が第1導電
型基板に接している領域と対向していることが好まし
い。また、電流ブロック層により形成される電流注入領
域(13)は、第2導電型用オーム性電極が第2導電型
コンタクト層に接している領域と対向していることが好
ましい。
The current injection region (13) formed by the current block layer is preferably opposed to the region where the ohmic electrode for the first conductivity type is in contact with the substrate of the first conductivity type. Further, the current injection region (13) formed by the current blocking layer is preferably opposed to a region where the ohmic electrode for the second conductivity type is in contact with the contact layer for the second conductivity type.

【0026】さらに長寿命の半導体レーザ実現のために
は、第1導電型第1クラッド層(3)、第2導電型第1
クラッド層(5)、第2導電型第2クラッド層(8)等
には、Al混晶比のあまり高くない材料を用いるのが好
ましい。具体的には、各層のAl混晶比v、wおよびy
は、それぞれ0.4以下であることがことが望ましい。
より好ましくは、レーザ温度特性との関係から0.3〜
0.4の範囲内に設定する。
In order to realize a semiconductor laser having a longer life, the first cladding layer (3) of the first conductivity type and the first
For the cladding layer (5), the second conductivity type second cladding layer (8), and the like, it is preferable to use a material having a not too high Al mixed crystal ratio. Specifically, the Al mixed crystal ratios v, w, and y of each layer
Is preferably 0.4 or less.
More preferably, 0.3-from the relationship with the laser temperature characteristics
Set within the range of 0.4.

【0027】キャップ層(10)は、第1回目成長にお
いて第1電流ブロック層(9)の保護層として用いられ
ると同時に第2導電型第2クラッド層(8)の成長を容
易にするために用いられ、素子構造を得る前に、一部ま
たは全て除去される。
The cap layer (10) is used as a protective layer of the first current blocking layer (9) in the first growth and at the same time facilitates the growth of the second conductivity type second cladding layer (8). Used and removed partially or completely before obtaining the device structure.

【0028】第2導電型第2クラッド層(8)は、活性
層(4)より小さな屈折率を有する材料で構成される。
第2導電型第2クラッド層(8)の屈折率は、第1導電
型クラッド層(3)や第2導電型第1クラッド層(5)
の屈折率と通常は同じにする。従って、第2導電型第2
クラッド層(8)の材料としては、通常、AlGaAs
系材料が使用され、その混晶比は、第1導電型クラッド
層(3)、第2導電型第1クラッド層(5)と通常は同
一である。
The second conductive type second cladding layer (8) is made of a material having a smaller refractive index than the active layer (4).
The refractive index of the second-conductivity-type second cladding layer (8) is determined by the first-conduction-type cladding layer (3) or the second-conduction-type first cladding layer (5).
Is usually the same as the refractive index. Therefore, the second conductivity type second
The material of the cladding layer (8) is usually AlGaAs
A base material is used, and its mixed crystal ratio is usually the same as the first conductivity type clad layer (3) and the second conductivity type first clad layer (5).

【0029】第2導電型第2クラッド層(8)上には電
極の接触抵抗率を下げるため等の目的で第2導電型コン
タクト層(11)を設ける。第2導電型コンタクト層
(11)は、通常、GaAs材料にて構成される。この
層は通常電極との接触抵抗率を低くするためにキャリア
濃度を他の層より高くする。
On the second conductive type second cladding layer (8), a second conductive type contact layer (11) is provided for the purpose of lowering the contact resistivity of the electrode. The second conductivity type contact layer (11) is usually made of a GaAs material. This layer usually has a higher carrier concentration than the other layers in order to lower the contact resistivity with the electrode.

【0030】本発明の半導体レーザを構成する各層の厚
みは、各層に求められる機能を有効に発揮しうる厚みで
あれば特に制限されない。通常、バッファ層(2)の厚
みは0.1〜1μm、好ましくは0.5〜1μm、第1
導電型クラッド層(3)の厚みは0.5〜5μm、好ま
しくは1〜3μm、活性層(4)の厚みは量子井戸構造
の場合1層当たり0.0005〜0.02μm、好まし
くは0.003〜0.2μm、第2導電型第1クラッド
層(5)の厚みは0.05〜0.3μm、好ましくは
0.05〜0.2μm、第2導電型第2クラッド層
(8)の厚みは0.5〜5μm、好ましくは1〜3μ
m、キャップ層(10)の厚みは0.005〜0.5μ
m、好ましくは0.005〜0.3μm、第1導電型電
流ブロック層(9)の厚みは0.3〜2μm、好ましく
は0.3〜1μmの範囲から選択される。
The thickness of each layer constituting the semiconductor laser of the present invention is not particularly limited as long as it can effectively perform the functions required for each layer. Usually, the thickness of the buffer layer (2) is 0.1 to 1 μm, preferably 0.5 to 1 μm,
The thickness of the conductive type cladding layer (3) is 0.5 to 5 μm, preferably 1 to 3 μm, and the thickness of the active layer (4) is 0.0005 to 0.02 μm, preferably 0.1 μm per layer in the case of a quantum well structure. 003 to 0.2 μm, the thickness of the second conductivity type first cladding layer (5) is 0.05 to 0.3 μm, preferably 0.05 to 0.2 μm, and the thickness of the second conductivity type second cladding layer (8). The thickness is 0.5-5 μm, preferably 1-3 μm
m, the thickness of the cap layer (10) is 0.005 to 0.5 μm
m, preferably 0.005 to 0.3 μm, and the thickness of the first conductivity type current blocking layer (9) is selected from the range of 0.3 to 2 μm, preferably 0.3 to 1 μm.

【0031】第2導電型コンタクト層(11)の上に
は、電流狭窄層(21)を設けることが望ましい。この
層は、第2導電型用オーム性電極(22)が前記第2導
電型コンタクト層(11)と直接接触する面積を低減
し、第2導電型キャリアの注入をレーザチップの共振器
方向、あるいはこれと直行する方向で制限するために形
成されるものである。この電流狭窄層(21)は電流を
流さないものであれば、その材質には制限はないが、S
iNx,SiOx,AlOxを含む誘電体であることが
望ましい。またこの中で特にSiNxが好ましい。この
ような誘電体膜の厚みは500nm以下であることが好
ましく、250nm以下であることがより好ましく、1
50nm以下であることが特に好ましい。
It is desirable to provide a current confinement layer (21) on the second conductivity type contact layer (11). This layer reduces the area where the second conductive type ohmic electrode (22) is in direct contact with the second conductive type contact layer (11), and injects the second conductive type carrier into the cavity of the laser chip. Alternatively, it is formed to limit in a direction perpendicular to this. The material of the current confinement layer (21) is not limited as long as it does not allow a current to flow.
It is desirable that the dielectric material contains iNx, SiOx, and AlOx. Of these, SiNx is particularly preferred. The thickness of such a dielectric film is preferably 500 nm or less, more preferably 250 nm or less, and 1 nm or less.
It is particularly preferred that it is 50 nm or less.

【0032】この電流狭窄層(21)中には後述する第
2導電型用オーム性電極(22)が第2導電型コンタク
ト層(11)と接触するための電流注入路が形成される
こととなる。このような電流注入路は、例えば電流狭窄
層(21)を第2導電型コンタクト層(11)上の全面
に形成し、電流を注入する領域のみフォトリソグラフィ
ー法などによって除去し、その上から第2導電型用オー
ム性電極(22)を電極を蒸着するなどの方法により容
易に形成することができる。
The current confinement layer (21) is provided with a current injection path for allowing a second conductivity type ohmic electrode (22) to be described later to contact the second conductivity type contact layer (11). Become. Such a current injection path is formed, for example, by forming a current confinement layer (21) on the entire surface of the second conductivity type contact layer (11), removing only a current injection region by a photolithography method or the like, and forming a second layer from the top. The two-conductivity type ohmic electrode (22) can be easily formed by a method such as vapor deposition of an electrode.

【0033】第2導電型コンタクト層(11)の上には
直接接触して、または、その一部は電流狭窄層(21)
を介して、第2導電型用オーム性電極(22)が形成さ
れる。第2導電型用オーム性電極(22)が第2導電型
コンタクト層(11)に直接接触する領域は、少なくと
も一方のレーザ端面よりもRp(μm)だけ離れて形成
される。この部分はレーザに対する第2導電型のキャリ
アの注入を妨げる機能を持ち、このためレーザが高出力
動作、あるいは高温動作をしている際に、端面近傍の電
流負荷が低減することで、その劣化を抑制するのに効果
的である。
The second conductivity type contact layer (11) is in direct contact with, or part of, the current confinement layer (21).
, An ohmic electrode (22) for the second conductivity type is formed. A region where the second conductive type ohmic electrode (22) is in direct contact with the second conductive type contact layer (11) is formed at a distance of Rp (μm) from at least one laser end face. This portion has a function of preventing injection of carriers of the second conductivity type into the laser. Therefore, when the laser is operating at a high output or at a high temperature, the current load near the end face is reduced, thereby deteriorating the laser. It is effective in suppressing

【0034】第2導電型コンタクト層(11)の上に直
接接触して第2導電型用オーム性電極が形成されている
場合には、この電流が注入されない部分は第2導電型用
オーム性電極そのものを少なくとも一方の端面から距離
Rp(μm)だけ離して形成することで実現することが
できる。一方、電流狭窄層(21)を介して第2導電型
用オーム性電極(22)の一部が第2導電型コンタクト
層(11)と接触している場合には、電流注入路を形成
する際に、注入路をすくなくとも一方のレーザ端面から
Rp(μm)だけ離すことで実現可能である。特にレー
ザ光が大量に出射される前端面側に電流を注入しない作
用は大きい。また一般には共振器を形成する端面の両側
とも、距離Rp(μm)だけ離して第2導電型コンタク
ト層(11)と第2導電型用オーム性電極(22)を接
触させるようにすることが望ましい。
When the ohmic electrode for the second conductivity type is formed in direct contact with the contact layer (11) for the second conductivity type, the portion where the current is not injected is the ohmic electrode for the second conductivity type. This can be realized by forming the electrode itself at a distance Rp (μm) from at least one end face. On the other hand, when a part of the second conductive type ohmic electrode (22) is in contact with the second conductive type contact layer (11) via the current confinement layer (21), a current injection path is formed. At this time, it can be realized by separating the injection path by at least Rp (μm) from one laser end face. In particular, the effect of not injecting a current to the front end face side where a large amount of laser light is emitted is great. In general, the second conductive type contact layer (11) and the second conductive type ohmic electrode (22) are brought into contact with each other on both sides of the end face forming the resonator by a distance Rp (μm). desirable.

【0035】第2導電型用オーム性電極(22)の材質
には制限はないが、第2導電型がp型の場合にはコンタ
クト層側からTi/Pt/Auの各層からなる電極、ま
たはAuZn/Auの各層からなる電極が望ましい。ま
た第2導電型がn型の場合にもコンタクト層側からTi
/Pt/Auの各層からなる電極は使用することができ
る。これら電極はアロイ処理することによって第2導電
型コンタクト層(11)とのオーム性接触が実現される
のが普通である。
The material of the ohmic electrode (22) for the second conductivity type is not limited, but when the second conductivity type is p-type, an electrode composed of each layer of Ti / Pt / Au from the contact layer side, or An electrode composed of each layer of AuZn / Au is desirable. Also, when the second conductivity type is n-type, Ti
An electrode composed of each layer of / Pt / Au can be used. Generally, these electrodes are alloyed to achieve ohmic contact with the second conductivity type contact layer (11).

【0036】第1導電型半導体基板(1)には第1導電
型用オーム性電極(31)が、少なくとも一方のレーザ
端面よりもRn(μm)だけ離れて形成される。この部
分はレーザに対する第1導電型のキャリアの注入を妨げ
る機能を持ち、このためレーザが高出力動作をしている
際に端面の劣化を抑制するのに効果的である。この効果
は前記第2導電型用オーム性電極(22)からキャリア
が端面近傍に注入されないこととあわせてさらに効果的
に機能し、レーザの高出力動作、高温動作時における信
頼性の確保に重要な役割を果たすこととなる。
The first conductive type ohmic electrode (31) is formed on the first conductive type semiconductor substrate (1) at a distance of Rn (μm) from at least one laser end face. This portion has a function of preventing injection of the first conductivity type carrier into the laser, and is therefore effective in suppressing the deterioration of the end face when the laser performs a high-power operation. This effect functions more effectively in combination with the fact that carriers are not injected from the second conductive type ohmic electrode (22) into the vicinity of the end face, and is important for ensuring high power operation and reliability during high temperature operation of the laser. Will play an important role.

【0037】第1導電型用オーム性電極(31)はその
材質等に制限はないが、例えば第1導電型としてn型を
想定した場合には、AuGe/Ni/Auを順次に蒸着
した後、アロイ処理することによって形成されるものが
望ましい。またp型を想定した場合にはTi/Pu/A
uを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって形
成されるものが望ましい。またこの場合にはAuZn/
Auを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって
形成されるものも望ましい。
The ohmic electrode (31) for the first conductivity type is not particularly limited in its material and the like. For example, when an n-type is assumed as the first conductivity type, AuGe / Ni / Au is sequentially deposited. And those formed by alloying are desirable. When a p-type is assumed, Ti / Pu / A
It is desirable that the substrate be formed by successively depositing u and then performing an alloying process. In this case, AuZn /
It is also desirable that Au be sequentially deposited and then formed by alloying.

【0038】また第1導電型用オーム性電極(31)を
形成した基板上には、第1導電型用オーム性電極(3
1)を覆うように第1ショットキー性電極(32)が形
成されることが望ましい。これは、基板側をAlN等の
放熱板にAuSn等の半田材を用いてマウントする際
に、第1ショットキー性電極によって、端面近傍に電流
が注入されない機能とさらに端面近傍の放熱性を確保す
る機能の両立を実現させるためである。第1ショットキ
ー性電極(31)としては第1導電型基板に対してショ
ットキー特性を示す材料であれば制限はないが、Ti/
Au等を順次蒸着したものが望ましい。
On the substrate on which the first conductive type ohmic electrode (31) is formed, the first conductive type ohmic electrode (3) is formed.
Preferably, a first Schottky electrode (32) is formed so as to cover 1). This is because when the substrate side is mounted on a heat radiating plate such as AlN using a solder material such as AuSn, the first Schottky electrode ensures the function of preventing current from being injected near the end face and the heat radiation property near the end face. This is for realizing the compatibility of the functions to be performed. The first Schottky electrode (31) is not limited as long as it has a Schottky characteristic with respect to the first conductivity type substrate.
It is desirable that Au or the like be sequentially deposited.

【0039】本発明の半導体レーザでは、前記距離Rp
(μm)とRn(μm)は、上記(式1)の条件を満た
すことが好ましい。これは一般に第1導電型半導体基板
(1)の厚みが第2導電型コンタクト層(11)等に比
較して厚いためであり、(式1)を満たすことによりそ
れぞれのオーム性電極のキャリアの注入端からの端面側
へのキャリアの拡散を効果的に低減することができる。
In the semiconductor laser of the present invention, the distance Rp
(Μm) and Rn (μm) preferably satisfy the condition of the above (Equation 1). This is because the thickness of the first conductivity type semiconductor substrate (1) is generally thicker than that of the second conductivity type contact layer (11) and the like. Diffusion of carriers from the injection end to the end face side can be effectively reduced.

【0040】さらに本発明の半導体レーザでは、上記
(式2)〜(式4)の条件も満たすことが好ましい。こ
れらの条件を満たすことで、さらに効果的にレーザ端面
近傍へ電流注入を抑制することができる。これは第1導
電型クラッド層(3)、活性層(4)、第2導電型第1
クラッド層(5)、第2導電型第2クラッド層(8)、
第2導電型コンタクト層(11)等において注入してい
るキャリアが拡散したとしても、電流注入を抑制する効
果が端面近傍で保存されるからである。なお、RnとR
pについては、両端面について(式1)〜(式4)の条
件を満たすことが好ましい。
Further, in the semiconductor laser of the present invention, it is preferable that the conditions of the above-mentioned (Equation 2) to (Equation 4) are also satisfied. By satisfying these conditions, current injection to the vicinity of the laser end face can be more effectively suppressed. This comprises a first conductivity type cladding layer (3), an active layer (4), a second conductivity type first layer.
Cladding layer (5), second conductivity type second cladding layer (8),
This is because, even if the injected carriers diffuse in the second conductivity type contact layer (11) and the like, the effect of suppressing the current injection is preserved near the end face. Note that Rn and R
As for p, it is preferable that both end faces satisfy the conditions of (Equation 1) to (Equation 4).

【0041】その上に、電極を形成して完成されたウエ
ハは、まず、レーザバーに劈開される。レーザバーの端
面は、通常、前端面反射率が約2.5%、後端面反射率
が約93%となる様にSi、Al23、SiNx等で非
対称コーティングし、次いで、チップ単位に分割し、レ
ーザーダイオード(LD)として利用する。以上の説明
は、グルーブ型の半導体レーザにかかわるものだが、本
発明は、実効屈折率差が特許請求の範囲に記載された範
囲内である限り、リッジ型の半導体レーザにも同様に適
用できる。
A wafer completed by forming electrodes thereon is first cleaved by a laser bar. The end face of the laser bar is usually asymmetrically coated with Si, Al 2 O 3 , SiN x or the like so that the front end face reflectivity is about 2.5% and the rear end face reflectivity is about 93%. It is divided and used as a laser diode (LD). Although the above description relates to a groove type semiconductor laser, the present invention can be similarly applied to a ridge type semiconductor laser as long as the effective refractive index difference is within the range described in the claims.

【0042】図1および図2に示す態様を始めとする様
々な半導体レーザの基本的エピタキシャル構造の製法お
よびデバイスの製法は、特に制限されない。例えばエピ
タキシャル構造の製法については特開平8−13034
4号公報を参考にすることができる。
The method of manufacturing the basic epitaxial structure and the method of manufacturing devices of various semiconductor lasers including the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are not particularly limited. For example, a method for manufacturing an epitaxial structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-13034.
No. 4 can be referred to.

【0043】本発明の半導体レーザは光通信に用いられ
る光ファイバー増幅器用の光源や、情報処理用の大規模
光磁気メモリーのピックアップ光源として用いられ、層
構成や使用材料等を適宜選択することによってさらに様
々な用途へ応用することもできる。
The semiconductor laser of the present invention is used as a light source for an optical fiber amplifier used for optical communication and as a pickup light source for a large-scale magneto-optical memory for information processing. It can be applied to various uses.

【0044】[0044]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。以下の実施例に示す材料、濃度、厚み、操
作手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更す
ることができる。したがって、本発明の範囲は以下の実
施例に示す具体例に制限されるものではない。また、以
下の実施例で参照している図2および図3は、構造を把
握しやすくするために敢えて寸法を変えている部分があ
るが、実際の寸法は以下の実施例に記載されるとおりで
ある。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. Materials, concentrations, thicknesses, operation procedures, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown in the following examples. In FIGS. 2 and 3 referred to in the following embodiments, there are portions where the dimensions are intentionally changed in order to facilitate understanding of the structure, but the actual dimensions are as described in the following embodiments. It is.

【0045】(実施例1)本実施例では、図3(a)〜
(g)に示す順に各層を形成することによりグルーブ型
のレーザ素子を製造した。本実施例で製造したレーザ素
子の層構成は、図3(g)のA−A’断面を示す図2の
通りである。
(Embodiment 1) In this embodiment, FIGS.
By forming each layer in the order shown in (g), a groove type laser element was manufactured. The layer configuration of the laser device manufactured in this example is as shown in FIG. 2 showing a section taken along the line AA ′ in FIG.

【0046】キャリア濃度1×1018cm-3のn型Ga
As第1導電型基板(1)上に、MBE法にて、バッフ
ァ層(2)として厚み1μmでキャリア濃度1×1018
cm -3のn型GaAs層、第1導電型クラッド層(3)
として厚み2.5μmでキャリア濃度1×1018cm-3
のn型Al0.35Ga0.65As層、活性層(4)として厚
み30nmでキャリア濃度1×1017cm-3のSiド?
プGaAs光ガイド層、厚み6nmのアンドープIn
0.16Ga0.84As歪量子井戸層、厚み10nmでキャリ
ア濃度1×1017cm-3のSiド?プGaAsバリア
層、厚み6nmのアンドープIn0.16Ga0.84As歪量
子井戸層、および厚み30nmでキャリア濃度1×10
17cm-3のSiド?プGaAs光ガイド層からなる構
造、第2導電型第1クラッド層(5)として厚み0.1
μmでキャリア濃度1×1018cm-3のp型Al0.35
0.65As層、第2エッチング阻止層(6)として厚み
10nmでキャリア濃度1×1018cm-3のp型GaA
s層、第1エッチング阻止層(7)として厚み20nm
でキャリア濃度5×1017cm-3のn型In0.49Ga
0.51P層、電流ブロック層(9)として厚み0.5μm
でキャリア濃度5×1017cm-3のn型Al0.39Ga
0.61As層、キャップ層(10)として厚み10nmで
キャリア濃度1×1018cm-3のn型GaAs層を順次
積層した。
Carrier concentration 1 × 1018cm-3N-type Ga
A buffer is formed on the As first conductivity type substrate (1) by the MBE method.
The carrier layer (2) is 1 μm thick and has a carrier concentration of 1 × 1018
cm -3N-type GaAs layer, first conductivity type cladding layer (3)
2.5 μm thickness and carrier concentration of 1 × 1018cm-3
N-type Al0.35Ga0.65Thick as As layer and active layer (4)
Carrier concentration 1 × 10 at 30 nm17cm-3Si Do?
GaAs light guide layer, 6 nm thick undoped In
0.16Ga0.84As strained quantum well layer with 10 nm thickness
A concentration 1 × 1017cm-3Si Do? GaAs barrier
Layer, 6 nm thick undoped In0.16Ga0.84As distortion
Sub well layer and carrier concentration of 1 × 10 at 30 nm thickness
17cm-3Si Do? GaAs light guide layer
The second conductive type first clad layer (5) has a thickness of 0.1
Carrier concentration 1 × 10 at μm18cm-3P-type Al0.35G
a0.65Thickness as As layer and second etching stop layer (6)
Carrier concentration 1 × 10 at 10 nm18cm-3P-type GaAs
s layer, thickness 20 nm as first etching stop layer (7)
5 × 10 carrier concentration17cm-3N-type In0.49Ga
0.510.5 μm thickness as P layer and current block layer (9)
5 × 10 carrier concentration17cm-3N-type Al0.39Ga
0.61As layer and cap layer (10) with a thickness of 10 nm
Carrier concentration 1 × 1018cm-3N-type GaAs layers
Laminated.

【0047】次に、キャップ層(10)の上に幅1.5
μmのストライプ状開口部を有するSiNのマスクを設
けた。第1エッチング阻止層(7)をエッチングストッ
プ層としてエッチングを行い、電流注入領域(13)を
形成すべくキャップ層(10)と電流ブロック層(9)
を除去した。この時エッチング液としては、硫酸(98
質量%)、過酸化水素(30質量%水溶液)及び水を体
積比で1:1:5で混合したものを用い、25℃で30
秒間エッチングを行った。
Next, a width of 1.5 on the cap layer (10).
A SiN mask having a μm stripe-shaped opening was provided. Etching is performed using the first etching stop layer (7) as an etching stop layer, and a cap layer (10) and a current blocking layer (9) to form a current injection region (13).
Was removed. At this time, sulfuric acid (98
% By mass), hydrogen peroxide (30% by mass aqueous solution) and water mixed at a volume ratio of 1: 1: 5.
Etching was performed for seconds.

【0048】次いでHF(49%)とNH4F(40
%)を1:6で混合したエッチング液に2分30秒間浸
漬してSiN層を除去し、更に第2エッチング阻止層を
エッチングストップ層として、電流注入領域の第1エッ
チング阻止層をエッチング除去した(図3(a))。こ
の時エッチング液としては、塩酸(35質量%)と水を
2:1に混合したものを用い、25℃で2分間エッチン
グを行った。
Next, HF (49%) and NH 4 F (40
%) In an etching solution mixed at a ratio of 1: 6 for 2 minutes and 30 seconds to remove the SiN layer, and further, the second etching stopper layer was used as an etching stop layer to remove the first etching stopper layer in the current injection region by etching. (FIG. 3 (a)). At this time, a mixture of hydrochloric acid (35% by mass) and water at a ratio of 2: 1 was used as an etching solution, and etching was performed at 25 ° C. for 2 minutes.

【0049】この後、MOCVD法にて、第2導電型第
2クラッド層(8)としてキャリア濃度1×1018cm
-3のp型Al0.35Ga0.65As層を電流注入領域部分
(13)の厚みが2.5μmになるよう成長させ、さら
にその上に電極との良好な接触を保つための第2導電型
コンタクト層(11)として、厚み3.5μmでキャリ
ア濃度1×1019cm-3のp型GaAs層を成長させ、
レーザエピタキシャル層(12)を完成した(図3
(b))。
Thereafter, a carrier concentration of 1 × 10 18 cm is formed as a second conductive type second clad layer (8) by MOCVD.
-3 p-type Al 0.35 Ga 0.65 As layer is grown so that the thickness of the current injection region (13) becomes 2.5 μm, and a second conductivity type contact thereon for maintaining good contact with the electrode. As a layer (11), a p-type GaAs layer having a thickness of 3.5 μm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 is grown,
The laser epitaxial layer (12) was completed (FIG.
(B)).

【0050】さらに、形成されたウエハーの第2導電型
コンタクト層(11)上に、125nmのSiNをプラ
ズマCVD法で成膜した。次に、フォトリソグラフィー
技術と通常のエッチング技術を用いて、SiN膜に開口
部(14)を形成して電流狭窄層(21)とした。開口
部(14)は、電流ブロック層(9)にはさまれた電流
注入領域(13)の直上に位置するように形成した(図
3(c))。共振器方向と直行する方向の開口部幅は2
5μmとし、また両共振器端面から60μmは開口部を
形成せずに電流が注入されない領域を形成した。SiN
のエッチングはSF6プラズマを用いて行った。
Further, a 125 nm SiN film was formed on the second conductive type contact layer (11) of the formed wafer by a plasma CVD method. Next, an opening (14) was formed in the SiN film using a photolithography technique and a normal etching technique to form a current confinement layer (21). The opening (14) was formed so as to be located immediately above the current injection region (13) sandwiched between the current blocking layers (9) (FIG. 3 (c)). The opening width in the direction perpendicular to the resonator direction is 2
5 μm and 60 μm from both resonator end faces formed an area where no current was injected without forming an opening. SiN
Was performed using SF 6 plasma.

【0051】さらに開口部(14)と電流狭窄層(2
1)の上に、通常のフォトリソグラフィー技術とリフト
オフ法を用いてTi/Pt/Au電極を形成し、パター
ンニングした。この際の膜厚はそれぞれ70nm/70
nm/700nmとした。この後450℃で10分熱処
理し、第2導電型用オーム性電極(22)として、p型
用オーム性電極を形成した(図3(d))。形成された
電極をフォトレジストを用いて保護し、ウエハー全体の
厚みが120μmになるようにn型GaAs第1導電型
基板(1)をポリッシングした。
Further, the opening (14) and the current confinement layer (2)
On top of 1), a Ti / Pt / Au electrode was formed using normal photolithography technology and a lift-off method, and patterned. The film thickness at this time is 70 nm / 70, respectively.
nm / 700 nm. Thereafter, heat treatment was performed at 450 ° C. for 10 minutes to form a p-type ohmic electrode as the second conductive type ohmic electrode (22) (FIG. 3D). The formed electrode was protected with a photoresist, and the n-type GaAs first conductivity type substrate (1) was polished so that the entire wafer had a thickness of 120 μm.

【0052】ウエハーを洗浄後、通常のフォトリソグラ
フィー技術とリフトオフ法を用いて、電流注入領域(1
3)の直下に位置するように、AuGe/Ni/Au電
極を厚み100nm/20nm/500nmで蒸着し、
パターニングした。このとき、共振器方向と直行する方
向の幅は100μmとし、また両共振器端面から60μ
mは電流が注入されない領域が形成されるようにした。
この後ウエハー全体を400℃で5分熱処理し、第1導
電型用オーム性電極(31)として、n側用オーム性電
極を形成した(図3(e))。最後にウエハーのn側に
Ti/Au第1ショットキー電極(32)をそれぞれ1
0nm/500nm全面に蒸着し、半導体レーザ用のウ
エハーを完成させた(図3(f))。
After cleaning the wafer, the current injection region (1) is formed by using a usual photolithography technique and a lift-off method.
An AuGe / Ni / Au electrode is deposited at a thickness of 100 nm / 20 nm / 500 nm so as to be located immediately below 3),
Patterned. At this time, the width in the direction perpendicular to the resonator direction is 100 μm, and 60 μm from both resonator end faces.
m is such that a region into which no current is injected is formed.
Thereafter, the entire wafer was heat-treated at 400 ° C. for 5 minutes to form an n-side ohmic electrode as the first conductivity type ohmic electrode (31) (FIG. 3E). Finally, a Ti / Au first Schottky electrode (32) is placed on the n-side of the wafer for 1
Vapor deposition was performed on the entire surface of 0 nm / 500 nm to complete a semiconductor laser wafer (FIG. 3F).

【0053】その後このウエハーを共振器長1000μ
mのレーザバーに劈開し、常法に従い、前端面反射率
2.5%、後端面反射率95%となる様に端面に非対称
コーティングを施した後、共振器方向と直行する方向の
大きさが500μmのチップに分割して単体のレーザ素
子とした。さらにこれら素子の基板側を、放熱用のAl
NサブマウントにAuSn半田を用いて接着し、電流注
入用のワイヤーボンド等を施し、デバイスを完成させ
た。
Thereafter, the wafer was set to a cavity length of 1000 μm.
m, and asymmetrical coating is applied to the end face according to a conventional method so that the front end face reflectivity is 2.5% and the rear end face reflectivity is 95%. It was divided into 500 μm chips to make a single laser element. Further, the substrate side of these devices is
The device was completed by bonding to the N submount using AuSn solder and applying wire bonding for current injection and the like.

【0054】本実施例で作製した半導体レーザは、Rp
が60μm、Rnが60μm、共振器長Lcが1000
μm、n側クラッド層の厚みTclad1が2.5μm、p
側クラッド層の厚みTclad2が2.6μm(2.5+
0.1)、p側コンタクト層の厚みTcont2が3.5μ
mであることから、上記(式1)〜(式4)の条件をす
べて満たしている。
The semiconductor laser manufactured in the present embodiment has the Rp
Is 60 μm, Rn is 60 μm, and the cavity length Lc is 1000
μm, the thickness T clad1 of the n-side cladding layer is 2.5 μm, p
The thickness T clad2 of the side cladding layer is 2.6 μm (2.5+
0.1), the thickness T cont2 of the p-side contact layer is 3.5 μm
m, all the conditions of the above (Equation 1) to (Equation 4) are satisfied.

【0055】図4は本実施例で作製したデバイスの常温
におけるCW駆動時の電流光出力特性を示したものであ
る。しきい値電流は20.6mAであり、スロープ効率
は0.87W/Aであった。また熱飽和によって規定さ
れた最大光出力は636.8mWであり、2Aの電流注
入まで端面の破壊に起因するCOD劣化等は確認されな
かった。また素子の信頼性を調べるために行った350
mW出力時50℃の環境における5素子の寿命を試験し
た結果、1000時間までの試験中に突然死を起こした
素子はなく、規格化した劣化率は9.0x10-6(1/
h)であり、非常に安定な動作が確認された。
FIG. 4 shows the current light output characteristics of the device manufactured in this example at the time of CW driving at room temperature. The threshold current was 20.6 mA, and the slope efficiency was 0.87 W / A. The maximum light output specified by the thermal saturation was 636.8 mW, and no COD deterioration or the like due to the destruction of the end face was observed until the current injection of 2 A. Further, 350 was performed to check the reliability of the element.
As a result of testing the life of five devices in an environment of 50 ° C. at an mW output, no device suddenly died during the test up to 1000 hours, and the standardized deterioration rate was 9.0 × 10 −6 (1/1).
h), and a very stable operation was confirmed.

【0056】(実施例2)電流狭窄層(21)を形成せ
ず、p型コンタクト層側上に直接第2導電型オーム性電
極であるTi/Pt/Au電極を形成した点を変更し
て、実施例1と同様の方法によりデバイスを作製した。
このとき、Ti/Pt/Au電極は、通常のフォトリソ
グラフィー技術とリフトオフ法を用いて、電流注入領域
の直上の共振器と直行する方向の開口部幅が400μm
となるようにし、かつ、両共振器端面から50μmは電
流が注入されない領域が形成されるように加工した。
(Example 2) With the exception that the current confinement layer (21) is not formed, the Ti / Pt / Au electrode as the second conductivity type ohmic electrode is formed directly on the p-type contact layer side. A device was manufactured in the same manner as in Example 1.
At this time, the opening width of the Ti / Pt / Au electrode in the direction perpendicular to the resonator immediately above the current injection region is 400 μm by using a normal photolithography technique and a lift-off method.
And processing was performed such that a region into which current was not injected was formed at 50 μm from both resonator end faces.

【0057】作製したデバイスの常温におけるCW駆動
時の電流光出力特性を調べたところ、しきい値電流は2
0.4mAであり、スロープ効率は0.86W/Aであ
った。また熱飽和によって規定された最大光出力は61
5.4mWであり、2Aの電流注入まで端面の破壊に起
因するCOD劣化等は確認されなかった。また素子の信
頼性を調べるために、350mW出力時50℃の環境に
おける5素子の寿命を試験した結果、1000時間まで
の試験中に突然死を起こした素子はなく、規格化した劣
化率は9.5x10-6(1/h)であり、非常に安定な
動作が確認された。
The current light output characteristics of the fabricated device during CW driving at room temperature were examined.
0.4 mA, and the slope efficiency was 0.86 W / A. The maximum light output defined by thermal saturation is 61
It was 5.4 mW, and no COD deterioration or the like due to the destruction of the end face was observed until the current injection of 2 A. In order to examine the reliability of the device, the life of five devices was tested in an environment of 50 ° C. at an output of 350 mW. As a result, none of the devices suddenly died during the test up to 1000 hours, and the standardized deterioration rate was 9%. 0.5 × 10 −6 (1 / h), indicating a very stable operation.

【0058】(実施例3)第1導電型オーム性電極を形
成した後の第1ショットキー電極(32)の形成を省略
した以外は実施例1と同様の方法によりデバイスを作製
した。作製したデバイスの常温におけるCW駆動時の電
流光出力特性を調べたところ、しきい値電流は20.8
mAであり、スロープ効率は0.85W/Aであった。
また熱飽和によって規定された最大光出力は595.3
mWであり、2Aの電流注入まで端面の破壊に起因する
COD劣化等は確認されなかった。また素子の信頼性を
調べるために、350mW出力時50℃の環境における
5素子の寿命を試験した結果、1000時間までの試験
中に突然死を起こした素子はなく、規格化した劣化率は
1.0x10-5(1/h)であり、安定な動作が確認さ
れた。
Example 3 A device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the formation of the first Schottky electrode (32) after forming the first conductivity type ohmic electrode was omitted. When the current light output characteristics of the fabricated device during CW driving at room temperature were examined, the threshold current was 20.8.
mA and the slope efficiency was 0.85 W / A.
The maximum light output defined by thermal saturation is 595.3.
mW, and no COD degradation or the like due to destruction of the end face was observed until the current injection of 2 A. In order to examine the reliability of the device, the life of five devices was tested in an environment of 350 mW output and 50 ° C. As a result, none of the devices suddenly died during the test up to 1000 hours, and the standardized deterioration rate was 1 .0x10 a -5 (1 / h), stable operation was confirmed.

【0059】(実施例4)電流狭窄層(21)を、共振
器方向と直行する方向の開口部(14)の幅が30μm
で、両共振器端面から10μmは電流が注入されない領
域となるように形成し(Rp=10μm)、かつ、第1
導電型オーム性電極(31)を、共振器方向と直行する
方向の幅が50μmで、両共振器端面から15μmは電
流が注入されない領域となるように形成した(Rn=1
5μm)こと以外は実施例1と同様の方法によりデバイ
スを作製した。
(Example 4) The current confinement layer (21) is formed so that the width of the opening (14) in the direction perpendicular to the resonator direction is 30 μm.
Then, 10 μm from both resonator end faces is formed so as to be a region where current is not injected (Rp = 10 μm), and the first
The conductive ohmic electrode (31) was formed such that the width in the direction perpendicular to the resonator direction was 50 μm, and 15 μm from both resonator end faces was a region where current was not injected (Rn = 1).
A device was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 5 μm.

【0060】作製したデバイスの常温におけるCW駆動
時の電流光出力特性を調べたところ、しきい値電流は2
0.0mAであり、スロープ効率は0.88W/Aであ
った。また熱飽和によって規定された最大光出力は60
0.5mWであり、1.5Aの電流注入まで端面の破壊
に起因するCOD劣化等は確認されなかった。また素子
の信頼性を調べるために、350mW出力時50℃の環
境における5素子の寿命を試験した結果、1000時間
までの試験中に突然死を起こした素子はなく、規格化し
た劣化率は1.2x10-5(1/h)であり、安定な動
作が確認された。
When the current light output characteristics of the fabricated device during CW driving at room temperature were examined, the threshold current was 2
0.0 mA, and the slope efficiency was 0.88 W / A. The maximum light output defined by the thermal saturation is 60
It was 0.5 mW, and no COD degradation or the like due to the destruction of the end face was observed until the current injection of 1.5 A. In order to examine the reliability of the device, the life of five devices was tested in an environment of 350 mW output and 50 ° C. As a result, none of the devices suddenly died during the test up to 1000 hours, and the standardized deterioration rate was 1 0.2 × 10 −5 (1 / h), indicating a stable operation.

【0061】(実施例5)GaAs光ガイド層とGaA
sバリア層をアンド?プとした以外は実施例1と同様の
方法によりデバイスを作製した。作製したデバイスの常
温におけるCW駆動時の電流光出力特性を調べたとこ
ろ、しきい値電流は24.5mAであり、スロープ効率
は0.84W/Aであった。また熱飽和によって規定さ
れた最大光出力は650.7mWであり、2Aの電流注
入まで端面の破壊に起因するCOD劣化等は確認されな
かった。また素子の信頼性を調べるために、350mW
出力時50℃の環境における5素子の寿命を試験した結
果、1000時間までの試験中に突然死を起こした素子
はなく、規格化した劣化率は1.3x10-5(1/h)
であり、無故障動作が確認された。
(Embodiment 5) GaAs light guide layer and GaAs
And barrier layer? A device was produced in the same manner as in Example 1 except that the device was used. When the current light output characteristics of the fabricated device at the time of CW driving at room temperature were examined, the threshold current was 24.5 mA, and the slope efficiency was 0.84 W / A. The maximum light output defined by the thermal saturation was 650.7 mW, and no COD deterioration or the like due to the destruction of the end face was observed until the current injection of 2 A. In order to check the reliability of the device, 350 mW
As a result of testing the life of the five devices in an environment of 50 ° C. at the time of output, no device suddenly died during the test up to 1000 hours, and the standardized deterioration rate was 1.3 × 10 −5 (1 / h).
And no failure operation was confirmed.

【0062】(比較例1)第2導電型オーム性電極を第
2導電型コンタクト層の全面に直接形成し、第1導電型
のオーム性電極を第1導電型基板の全面に直接形成した
以外は実施例1と同様の方法によりデバイスを作製し
た。図5は作製したデバイスの常温におけるCW駆動時
の電流光出力特性を調べた結果である。しきい値電流は
20.3mAであり、スロープ効率は0.87W/Aで
あった。最大光出力は528.8mWであり、この際に
COD劣化によってデバイスは破壊してしまった。また
素子の信頼性を調べるために、350mW出力時50℃
の環境における5素子の寿命を試験した結果、200時
間までに全てのデバイスが突然死を起こした。
Comparative Example 1 A second conductive type ohmic electrode was formed directly on the entire surface of the second conductive type contact layer, and a first conductive type ohmic electrode was formed directly on the entire surface of the first conductive type substrate. Produced a device in the same manner as in Example 1. FIG. 5 shows the results of examining the current light output characteristics of the fabricated device during CW driving at room temperature. The threshold current was 20.3 mA, and the slope efficiency was 0.87 W / A. The maximum light output was 528.8 mW. At this time, the device was destroyed due to COD deterioration. In order to check the reliability of the device, 50 ° C at 350 mW output
All devices were suddenly killed by 200 hours as a result of testing the life of the five elements in the same environment.

【0063】(比較例2)第1導電型オーム性電極を第
1導電型基板の全面に直接形成した以外は実施例1と同
様の方法によりデバイスを作製した。作製したデバイス
の常温におけるCW駆動時の電流光出力特性を調べたと
ころ、しきい値電流は20.6mAであり、スロープ効
率は0.86W/Aであった。最大光出力は545.5
mWであり、この際にCOD劣化によってデバイスは破
壊してしまった。また素子の信頼性を調べるために、3
50mW出力時50℃の環境における5素子の寿命を試
験した結果、400時間までに全てのデバイスが突然死
を起こした。
Comparative Example 2 A device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first conductivity type ohmic electrode was formed directly on the entire surface of the first conductivity type substrate. When the current light output characteristics of the manufactured device at the time of CW driving at room temperature were examined, the threshold current was 20.6 mA, and the slope efficiency was 0.86 W / A. The maximum light output is 545.5
mW. At this time, the device was destroyed due to COD deterioration. To check the reliability of the device,
As a result of testing the life of five devices in an environment of 50 ° C. and 50 mW output, all devices suddenly died by 400 hours.

【0064】(比較例3)第2導電型オーム性電極を第
2導電型コンタクト層の全面に直接形成した以外は実施
例1と同様の方法によりデバイスを作製した。作製した
デバイスの常温におけるCW駆動時の電流光出力特性を
調べたところ、しきい値電流は20.7mAであり、ス
ロープ効率は0.86W/Aであった。最大光出力は5
50.7mWであり、この際にCOD劣化によってデバ
イスは破壊してしまった。また素子の信頼性を調べるた
めに、350mW出力時50℃の環境における5素子の
寿命を試験した結果、350時間までに全てのデバイス
が突然死を起こした。
Comparative Example 3 A device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ohmic electrode of the second conductivity type was formed directly on the entire surface of the contact layer of the second conductivity type. When the current light output characteristics of the fabricated device at the time of CW driving at room temperature were examined, the threshold current was 20.7 mA, and the slope efficiency was 0.86 W / A. Maximum light output is 5
The power was 50.7 mW. At this time, the device was destroyed due to COD deterioration. Further, in order to examine the reliability of the devices, the life of five devices was tested in an environment of 50 ° C. at a power of 350 mW, and as a result, all the devices died suddenly by 350 hours.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明は、簡便な方法で半導体レーザの
端面近傍の劣化を抑制し、結果として高出力動作時にお
いても高い信頼性が確保されている半導体レーザを提供
するものであり、多大な工業的利益を提供するものであ
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser in which deterioration near the end face of a semiconductor laser is suppressed by a simple method, and as a result, high reliability is ensured even at a high output operation. Provide significant industrial benefits.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の半導体レーザの一態様を示す分解斜
視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a semiconductor laser of the present invention.

【図2】 本発明の半導体レーザの一態様を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor laser of the present invention.

【図3】 本発明の半導体レーザの製造工程を説明する
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser of the present invention.

【図4】 実施例1の半導体レーザの電流と光出力の関
係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between current and light output of the semiconductor laser of Example 1.

【図5】 比較例1の半導体レーザの電流と光出力の関
係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the current and the optical output of the semiconductor laser of Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 バッファ層 3 第1導電型クラッド層 4 活性層 5 第2導電型第1クラッド層 6 第2エッチング阻止層 7 第1エッチング阻止層 8 第2導電型第2クラッド層 9 電流ブロック層 10 キャップ層 11 第2導電型コンタクト層 12 エピタキシャル層 13 電流注入領域 14 開口部 21 電流狭窄層 22 第2導電型用オーム性電極 31 第1導電型オーム性電極 32 第1ショットキー電極 Rn 第1導電型用オーム性電極が第1導電型基板に接
している領域とレーザ端面との距離 Rp 第2導電型用オーム性電極が第2導電型コンタク
ト層に接している領域とレーザ端面との距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 1st-conductivity-type clad layer 4 Active layer 5 2nd-conductivity-type 1st clad layer 6 2nd etching-stop layer 7 1st-etch-stop layer 8 2nd-conductivity-type 2nd clad layer 9 Current block layer 10 Cap layer 11 Second contact type contact layer 12 Epitaxial layer 13 Current injection region 14 Opening 21 Current constriction layer 22 Ohmic electrode for second conductivity type 31 Ohmic electrode for first conductivity type 32 First Schottky electrode Rn First conductivity Distance between the region where the ohmic electrode for mold is in contact with the first conductivity type substrate and the laser end surface Rp The distance between the region where the ohmic electrode for second conductivity type is in contact with the second conductivity type contact layer and the laser end surface

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板、該基板の一方の
面上に接するように形成された第1導電型用オーム性電
極、該基板の反対の面上に形成された少なくとも第1導
電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層および
第2導電型コンタクト層を含むエピタキシャル層、およ
び該第2導電型コンタクト層の上に接するように形成さ
れた第2導電型用オーム性電極を有する半導体レーザで
あって、 少なくとも一方のレーザ端面において前記第1導電型用
オーム性電極は前記第1導電型基板に接していないこ
と、および、少なくとも一方のレーザ端面において前記
第2導電型オーム性電極は前記第2導電型コンタクト層
に接していないことを特徴とする半導体レーザ。
A first conductive type semiconductor substrate; a first conductive type ohmic electrode formed to be in contact with one surface of the substrate; and at least a first conductive type formed on an opposite surface of the substrate. Layer, an active layer, an epitaxial layer including a second conductivity type cladding layer and a second conductivity type contact layer, and an ohmic electrode for the second conductivity type formed on and in contact with the second conductivity type contact layer Wherein the first conductive type ohmic electrode is not in contact with the first conductive type substrate on at least one laser end face, and the second conductive type ohmic is provided on at least one laser end face. Wherein the conductive electrode is not in contact with the second conductivity type contact layer.
【請求項2】 前記第1導電型用オーム性電極が前記第
1導電型基板に接している領域とレーザ端面との距離R
n(μm)と、前記第2導電型用オーム性電極が前記第
2導電型コンタクト層に接している領域とレーザ端面と
の距離Rp(μm)が、式1の条件を満たすことを特徴
とする請求項1記載の半導体レーザ。 【数1】 Rp ≦ Rn (式1)
2. A distance R between a region where the first conductive type ohmic electrode is in contact with the first conductive type substrate and a laser end face.
n (μm) and a distance Rp (μm) between a region where the ohmic electrode for the second conductivity type is in contact with the second conductivity type contact layer and the laser end face satisfy the condition of Expression 1. The semiconductor laser according to claim 1, wherein Rp ≦ Rn (Equation 1)
【請求項3】 前記半導体レーザの共振器長Lc(μ
m)と、前記第2導電型用オーム性電極が前記第2導電
型コンタクト層に接している領域とレーザ端面との距離
Rp(μm)が、式2の条件を満たすことを特徴とする
請求項1または2記載の半導体レーザ。 【数2】 0.02 x Lc ≦ Rp (式2)
3. The resonator length Lc (μ) of the semiconductor laser.
m) and a distance Rp (μm) between a region where the second conductive type ohmic electrode is in contact with the second conductive type contact layer and the laser end face satisfies the condition of Expression 2. Item 3. The semiconductor laser according to item 1 or 2. ## EQU2 ## 0.02 × Lc ≦ Rp (Equation 2)
【請求項4】 前記第2導電型クラッド層の厚みT
clad2(μm)、前記第2導電型コンタクト層の厚みT
cont2(μm)、および前記第2導電型用オーム性電極
が前記第2導電型コンタクト層に接している領域とレー
ザ端面との距離Rp(μm)が、式3の条件を満たすこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体
レーザ。 【数3】 5 x (Tclad2 +Tcont2 ) ≦ Rp (式3)
4. A thickness T of the second conductivity type cladding layer.
clad2 (μm), thickness T of the second conductivity type contact layer
cont2 (μm) and a distance Rp (μm) between a region where the ohmic electrode for the second conductivity type is in contact with the contact layer of the second conductivity type and the laser end face satisfy the condition of Expression 3. The semiconductor laser according to claim 1. 5 x (T clad2 + T cont2 ) ≦ Rp (Equation 3)
【請求項5】 前記第1導電型クラッド層の厚みT
clad1(μm)と、前記第1導電型用オーム性電極が前
記第1導電型基板に接している領域とレーザ端面との距
離Rn(μm)が、式4の条件を満たすことを特徴とす
る請求項1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ。 【数4】 20 x Tclad1 ≦ Rn (式4)
5. A thickness T of the first conductivity type cladding layer.
clad1 (μm), and the distance Rn (μm) between the laser end face and the region where the ohmic electrode for the first conductivity type is in contact with the substrate of the first conductivity type, satisfy the condition of Expression 4. The semiconductor laser according to claim 1. 20 × T clad1 ≦ Rn (Equation 4)
【請求項6】 前記第1導電型半導体基板上であって前
記第1導電型用オーム性電極が形成されていない部分
に、第1ショットキー性電極が接するように形成されて
いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
半導体レーザ。
6. A first Schottky electrode is formed so as to be in contact with a portion of the first conductivity type semiconductor substrate on which the first conductivity type ohmic electrode is not formed. The semiconductor laser according to claim 1.
【請求項7】 前記第1導電型半導体基板上であって前
記第1導電型用オーム性電極が形成されていない部分の
全面に、第1ショットキー性電極が接するように形成さ
れていることを特徴とする請求項6記載の半導体レー
ザ。
7. A first Schottky electrode is formed so as to be in contact with the entire surface of the first conductivity type semiconductor substrate on which the first conductivity type ohmic electrode is not formed. 7. The semiconductor laser according to claim 6, wherein:
【請求項8】 前記第2導電型コンタクト層と前記第2
導電型用オーム性電極の間に開口部を有する電流狭窄層
が形成されており、前記開口部において前記第2導電型
コンタクト層と前記第2導電型用オーム性電極が接する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導
体レーザ。
8. The second conductivity type contact layer and the second conductivity type contact layer.
A current constriction layer having an opening is formed between the conductive type ohmic electrodes, and the second conductive type contact layer and the second conductive type ohmic electrode are in contact with each other at the opening. A semiconductor laser according to claim 1.
【請求項9】 前記電流狭窄層がSiNx、SiOxま
たはAlOxを含む誘電体膜からなることを特徴とする
請求項8記載の半導体レーザ。
9. The semiconductor laser according to claim 8, wherein said current confinement layer is made of a dielectric film containing SiNx, SiOx or AlOx.
【請求項10】 前記電流狭窄層の開口部と、前記第1
導電型用オーム性電極が前記第1導電型基板に接してい
る領域とが対向していることを特徴とする請求項8また
は9に記載の半導体レーザ。
10. The method according to claim 1, wherein the opening of the current confinement layer is provided in the first confining layer.
The semiconductor laser according to claim 8, wherein an ohmic electrode for conductivity type is opposed to a region in contact with the first conductivity type substrate.
【請求項11】 前記電流狭窄層の開口部と、前記第2
導電型用オーム性電極が前記第2導電型コンタクト層に
接している領域とが対向していることを特徴とする請求
項8〜10のいずれかに記載の半導体レーザ。
11. An opening in the current confinement layer and the second
The semiconductor laser according to any one of claims 8 to 10, wherein an ohmic electrode for conductivity type is opposed to a region in contact with the second conductivity type contact layer.
【請求項12】 前記第1導電型がn型であり、前記第
2導電型がp型であることを特徴とする請求項1〜11
のいずれかに記載の半導体レーザ
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type.
Semiconductor laser according to any of the above
【請求項13】 前記活性層が量子井戸構造を含むこと
を特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の半導体
レーザ。
13. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said active layer has a quantum well structure.
【請求項14】 当該半導体レーザの発振波長が900
〜1200nmであることを特徴とする請求項1〜13
のいずれかに記載の半導体レーザ。
14. An oscillation wavelength of the semiconductor laser is 900.
14. The thickness is from 1200 to 1200 nm.
The semiconductor laser according to any one of the above.
【請求項15】 前記基板がGaAs第1導電型基板で
あって、前記活性層がアンドープInxGa1xAs
(0<x<1)歪量子井戸を含み、光ガイド層を有する
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の半
導体レーザ。
15. The GaAs substrate of the first conductivity type, wherein the active layer is undoped In x Ga 1 -x As.
15. The semiconductor laser according to claim 1, comprising (0 <x <1) a strained quantum well and having an optical guide layer.
【請求項16】 前記光ガイド層にn型の不純物が含ま
れていることを特徴とする請求項15記載の半導体レー
16. The semiconductor laser according to claim 15, wherein the light guide layer contains an n-type impurity.
【請求項17】 前記n型不純物がSiであることを特
徴とする請求項16記載の半導体レーザ。
17. The semiconductor laser according to claim 16, wherein said n-type impurity is Si.
【請求項18】 前記光ガイド層がGaAsであること
を特徴とする請求項16または17に記載の半導体レー
ザ。
18. The semiconductor laser according to claim 16, wherein said light guide layer is made of GaAs.
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JP2007250637A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Nec Corp Group iii nitride semiconductor optical element

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